DE1911575C3 - Anordnung zum horizontalen Stranggießen und Strangverformeh und Betriebsweise hierzu - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum horizontalen Stranggießen und Strangverformen von Metall zu Walzstücken, Blechen und dergleichen.

Aus der US-PS 27 90 216 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum vertikalen Stranggießen bekannt. Die Vorrichtung enthält ein Paar horizontal nebeneinander angeordneten Walzen und eine nach oben auf den Walzenspalt gerichtete Düse, mit den benachbarten Walzenflächen formentsprechend gekrümmten Düsenaußenflächen, welche erheblich länger als ihr Abstand zu den jeweils benachbarten Walzenflächen sind.

Dieser, nur für den Vertikalguß geeigneten Vorrichtung haften eine Reihe schwerwiegender Nachteile an. Trotz Vorbeheizung der Düse und der Walzen vor Betriebsaufnahme besteht die Gefahr einer vorzeitigen Erstarrung des Metallflusses beim Auftreffen auf die Walzenflächen. Der hierbei entstehende Metallpfropfen kann die Walzen blockieren und hemmt zumindest den freien Materialfluß. Eine zur Behebung dieser Gefahr vorgesehene Beschleunigung des Walzenumlaufs führt zu weiteren Schwierigkeiten, weil sich der Wärmeübergang von der Schmelze auf die Walzen nicht genau genug einstellen läßt.

Beim oberhalb der optimalen Geschwindigkeit liegenden Walzenbetrieb entstehen ferner sog. Heißstellen, an denen die entsprechenden Metallteile von den Walzen nicht mitgenommen werden. Erfolgt demgegenüber der Walzenbetrieb unterhalb der optimalen Geschwindigkeit, so steigt der Kraftverbrauch scharf an. Da das richiige Mittelmaß der Walzengeschwindigkeit praktisch nicht erreichbar ist, sind die Durchgänge während der ersten 10—20 Minuten meist Ausschuß und unwirtschaftlich. Daher ist der Vertikalguß nur durchführbar, wenn lange, ununterbrochene Betriebszeiten eingehalten werden können, dagegen unwirtschaftlich, wenn kurze Durchgänge gewünscht werden, z. B. bei kleineren Posten verschiedener Abmessungen, die jedesmal eine Neueinstellung des Walzenabstands erforderlich machen. Der vertikale Metallfluß führt ferner Gaseinschlüsse mit, die zu unerwünschten Hohlstellen führen.

Dies erfordert an sich eine besonders gründliche Entgasung des schmelzflüssigen Metallstroms. Diese ist aber gerade hier besonders problematisch. Um ein Abtropfen oder Herunterfließen des in den Walzspalt eingespritzten Metalls zu verhindern reicht die Düse bis dicht an die benachbarten Walzenflächen bis zur Anlage der formentsprechend gekrümmten Düsenflächen an

Ό die lormentsprechenden Walzenflächen. Dies verhindert weitgehend das Entweichen von Gasen aus der Schmelzmasse und verursacht darüber hinaus durch die unvermeidliche Berührung mit der Strangoberfläche Schrammen, Furchen und sonstige Oberflächenfehler der hergestellten Werkstücke.

Fernerhin fehlt den so gegossenen Strängen in weitgehendem Maße eine strangverformend vergütende Bearbeitung erstarrter Metallmassen durch die Walzen, weil das eingespritzte schmelzflüssige Metall erst in unmittelbarer Nähe der Stelle des geringsten Walzenabstands zur Erstarrung gelangt.

Auch in der zur Senkrechten geneigt angeordneten Walzen aufweisenden Stranggußvorrichtung der kanadischen Patentschrift 6 19 491 ist die Düse durch eine elasiische Abdichtung mit den Walzen zwecks Abschlusses der Plenumkammer verbunden. Auch hier können Gaseinschlüsse nicht ordentlich entweichen.

Durcfi die an dem Berührungspunkt der Düse mit den Wahen entstehenden Wärmeverluste tritt außerdem leicht eine örtliche, vorzeitige Erstarrung der Schmelze ein, die den weiteren Materialfluß blockiert. Dies ist selbst dann der Fall, wenn eine Keramikdüse verwendet wird. Außerdem führt der Düsenkontakt mit den Walzenflächen leicht zu einer Beschädigung der auf den Walzen vorgesehenen Oxydschutzschicht. An den beschädigten Stellen setzt sich sodann leicht Schmelzmasse fest, so daß der Strang u. U. sogar an der Walzenfläche festgeschweißt wird. Unerwünscht sind ferner die vermutlich durch Schmelzmassenpulsationen entstehenden Quer- oder Kreuzbanderscheinungen auf dem Strang, insbesondere auf Blechen. Vor der Anodisierung muß das Blech sodann nochmals gewalzt werden, um die Kreuzbänder, Querrippen und dergleichen glatt zu walzen.

Eine zur Senkrechten geneigte Walzenanordnung sieht auch die Stranggießvorrichtung der US-PS 26 93 012 vor, wobei der Neigungswinkel der in einer gemeinsamen Ebene liegenden Waizenachsen wenigstens 20° zur Senkrechten betragen soll, ein Horizontalguß also ausgeschlossen ist. Erhebliche Nachteile entstehen auch durch Art und Stelle der Verfestigung und Erstarrung der Schmelzmasse beim Durchgang durch den Walzenspalt. Kurz vor Eintritt in den Walzspalt soll der Strang eine Kruste aufweisen, während er im Inneren nur teilweise erstarrt ist. Damit werden einerseits noch bestehende Gaseinschlüsse eingefangen, gleichzeitig aber die vergütende Walzeneinwirkung nahezu ausgeschlossen. Besonders gravierend ist die Gefahr des Anhaftens dieser teilweise erstarrten Schmelze an den Walzenflächen, das ein umständliches Abstreifen von den Walzen erforderlich macht, wobei die Walzenflächen leicht beschädigt werden können und darüber hinaus Oberflächenfehler im Strang entstehen können.

Die Erfindung hat eine Anordnung zum horizontalen Stranggießen und gleichzeitigem Verformen von Metall sowie deren Betriebsweise zur Aufgabe, welche durch gründliche Entgasung und unter Vermeidung von

Anhaftung von Schmelzgut an den Walzen Werkstücke erheblich verbesserter Qualität erzeugt Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Anordnung zum horizontalen Stranggießen von Metall mit in Abstand der Strangstärke zueinander angeordneten, den Strang verformenden Walzen, wobei in Gießrichtung vor den Walzen eine Düse für die Schmelzzufuhr angeordnet ist, deren Außenfläche den gegenüberliegenden Walzenflächen formentsprechend gekrümmt sind und wobei die Länge dieser Püsenaußenflächen erheblich größer als der Abstand dieser Außenfläche zu den jeweils benachbarten Walzenflächen ist, dadurch, daß die Verbindungslinie beider Walzenaiittelpunkte zur Senkrechten einen Winkel von 0-15° bildet, daß die Außenfläche der Düse in einem 0,17 bis 1 mm betragenden Abstand zu jeweils benachbarten Walzenflächen angeordnet sind und daß die Walzen gekühlt sind.

Nach der Betriebsweise dieser Anordnung erfolgt die Kühlmittelführung in den Walzen derart, daß die Schmelze an einer Stelle vor der Verbindungslinie der Walzenmittelpunkte vollständig erstarrt ist, an der der Walzenabstand 12—50% größer ist als am Punkt der Verbindungslinien.

Durch diese Lösungsvorschläge wird erreicht, daß einerseits Gase aus der Schmelze beim Abkühlen, aber vor Erstarrung der Schmelze aus der Plenumkammer heraus entweichen können, andererseits aber eine vollständige Erstarrung beim Durchgang durch den Walzspalt gegeben ist, so daß Anhaftungen an den Walzenflächen und Oberflächenfehler des Metall-Strangs weitgehend ausgeschlossen werden, und durch die Walzen geformte und vergütete Stränge verbesserter Beschaffenheit und Qualität erhalten werden.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die Stranggießanordnung der Erfindung im Querschnitt, mit den beiden Walzen, der Düse und der Schmelzgutzufuhr;

F i g. 2 zeigt als Einzelheit die den benachbarten Walzenflächeii entsprechend gekrümmten Düsenflächen.

Aus einem Schmelzbehälter 51 wird Schmelze nach Bedarf nach Abkühlung des Metalls auf eine etwas über dem Schmelzpunkt liegende Temperatur über eine umkleidete Tragleitung 24 in einen durch die flachen, parallelen Wandstücke 14, 15 der Düsen 35, 36 und Wandteile aus feuerfestem Material bestehender, durch die Stützglieder 39 in Lage gehaltener Endstücke gebildeten Kanal 13 geleitet Der obere Düsenteil 35 liegt etwas unter dem Badspiegel. Der Kanal 13 erstreckt sich günstigerweise Ober die gesamte Länge der beiden gekühlten Walzen R, deren durch ihre Mittelpunkte gehende Verbindungslinie »b« zur Senkrechten einen Winkel von höchstens 15° bildet, so daß ein im wesentlichen horizontaler Strangguß gewährleistet ist Die konkaven, einander komplementären Außenflächen der Düsen 35, 36 entsprechen der Oberfläche der Walze 20 und haben eine Länge, die erheblich größer als ihr Abstand zu den jeweiligen Düsenaußenflächen ist. Die Düse 40 führt bis zu einer, in Durchgangsrichtung des Strangs gesehen vor der Verbindungslinie »b«, befindlichen Ebene »a«.

Wesentlich ist ferner ein Abstand der Außenfläche der Düsen 35, 36 von den jeweils benachbarten Walzenflächen, der 0,17—1 mm betragen soll.

Zur weiteren Vermeidung von Pulsationserscheinungen der Schmelzmasse und Streifenbildungen kann es ferner günstig sein, die obere Düsenlippe zur unteren Düsenlippe in Durchgangsrichtung gesehen in an sich bekannter Weise nach hinten versetzt anzuordnen (vgl. Herrmann, Handbuch des Stranggießens, S. 29, Bild 63), und zwar z. B. um 0,8—6,5 mm (optimal 1,5 mm).

Im weiteren Betrieb der Anordnung werden die Kühlmittel in den Walzen so geführt, daß die Schmelze an einer Stelle vor der Verbindungslinie »b« der Walzenmittelpunkte vollständig erstarrt ist, an der der Walzenabstand 12—50% größer ist als am Punkt der Verbindungslinie.

Durch die Anordnung und Betriebsweise kann die Dicke des vollständig erstarrten Metalls um 15—50% herabgesetzt werden. Die Walzstärke (d. i. die prozentuale Stärkenabnahme des Gußstücks) wird in erster Linie durch die Kühlkapazität der Walzen und den Abstand zwischen der Düsenöffnung 40 und der Stelle des geringsten Walzenabstands, d. i. dem senkrechten Abstand der Ebenen »a« und »b« bestimmt Bei gegebenen Walzendurchmessern und Kühlkapazitäten wird die Walzstärke durch Abstandsänderung der Düse und Geschwindigkeitsänderung der Walzen eingestellt. Bei Metallen mit eng begrenztem Schmelzbereich ist aber eine genauere Kontrolle von Kühl- und Walzengeschwindigkeit erforderlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum horizontalen Stranggießen von Metall mit in Abstand der Strangstärke zueinander angeordneten, den Strang verformenden Walzen, wobei in Gießrichtung vor den Walzen eine Düse für die Schmelzenzufuhr angeordnet ist, deren Außenfläche den gegenüberliegenden Walzenflächen formentsprechend gekrümmt sind und wobei die Länge dieser Düsenaußenflächen erheblich größer als der Abstand dieser Außenfläche zu den jeweils benachbarten Walzenflächen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungslinie beider Walzen-Mittelpunkte zur Senkrechten einen Winkel von 0—15 Grad bildet, daß die Außenfläche der Düse (35, 36) in einem 0,17 bis 1 mm betragenden Abstand zu den jeweils benachbarten Walzenfläche angeordnet sind und daß die Walzen gekühlt sind.

2. Betriebsweise zur Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittelführung in den Walzen derart erfolgt, daß die Schmelze an einer Stelle vor der Verbindungslinie der Walzenmittelpunkte vollständig erstarrt ist, an der der Walzenabstand 12 bis 50% größer als am Punkt der Verbindungslinien ist.